JPH0246908B2 - - Google Patents

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JPH0246908B2
JPH0246908B2 JP60200568A JP20056885A JPH0246908B2 JP H0246908 B2 JPH0246908 B2 JP H0246908B2 JP 60200568 A JP60200568 A JP 60200568A JP 20056885 A JP20056885 A JP 20056885A JP H0246908 B2 JPH0246908 B2 JP H0246908B2
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JP
Japan
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signal
acceleration
complex
calculator
output
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JP60200568A
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Koroku Namekawa
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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Publication date
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Priority to CA000517768A priority patent/CA1267968A/en
Priority to US06/905,746 priority patent/US4771789A/en
Priority to DE8686112508T priority patent/DE3687384T2/en
Priority to EP86112508A priority patent/EP0214654B1/en
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Publication of JPH0246908B2 publication Critical patent/JPH0246908B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は運動反射体の超音波加速度測定装置、
特に生体内において運動する反射体の加速度を検
出し、測定又は表示する運動反射体の超音波加速
度測定装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic acceleration measuring device for a motion reflector;
In particular, the present invention relates to an ultrasonic acceleration measuring device for a moving reflector that detects, measures, or displays the acceleration of a moving reflector in a living body.

[従来の技術] 一定の繰返し周波数でパルス波を放射して運動
反射体からの反射波を受信し、運動反射体の速度
を測定するドプラ装置が周知であり、例えば、生
体内の血流等を測定する超音波診断装置に用いら
れている。
[Prior Art] A Doppler device is well known that measures the speed of a moving reflector by emitting pulse waves at a constant repetition frequency and receiving reflected waves from a moving reflector. It is used in ultrasonic diagnostic equipment that measures

この血流等の運動反射体は、一定速度で運動す
るだけでなく、加速度をも有する場合が多く、特
に血液等の流体の加速度は流体に作用する圧力傾
度と密接な関係があるので、その圧力差を知る上
で有力な情報となり、生体内での血流加速度は主
に心臓の機能等を知る上で重要な情報として用い
られる。
Motion reflectors such as blood flow not only move at a constant speed, but also often have acceleration, and in particular, the acceleration of fluids such as blood is closely related to the pressure gradient acting on the fluid. This is useful information for knowing the pressure difference, and the blood flow acceleration in the living body is mainly used as important information for knowing the functions of the heart.

[発明が解決しようとする問題点] 一般に、運動反射体の加速度は速度の微分値と
して求められるが、この速度の測定は必要な精度
を得るため多数回の測定の平均化、すなわち積分
操作に基づいて行われている。従つて、速度から
微分操作によつて加速度を求めるとすれば、前述
した積分操作を相殺してしまい、精度の高い加速
度測定が困難であるという欠点があつた。
[Problems to be Solved by the Invention] Generally, the acceleration of a motion reflector is determined as a differential value of velocity, but in order to obtain the necessary accuracy, this velocity measurement requires averaging of multiple measurements, that is, an integral operation. It is based on Therefore, if the acceleration is determined from the velocity by a differential operation, the above-mentioned integral operation is canceled out, making it difficult to measure the acceleration with high precision.

[発明の目的] 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、積分により求められた速度を
微分することなく運動反射体の加速度を高精度か
つ実時間にて測定表示でき、また簡略化された構
成から成る運動反射体の超音波加速度測定装置を
提供するものである。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to measure and display the acceleration of a moving reflector with high precision and in real time without differentiating the velocity determined by integration. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic acceleration measuring device for a motion reflector, which has a simple configuration.

[問題点を解決するための手段及び作用] 前記目的を達成するために、本発明は、周期パ
ルス変調波を放射し運動反射体からの受信信号を
複素信号に変換する複素信号変換器と、この複素
信号から運動反射体の速度を演算する速度演算器
と、加速度演算器とを有しており、この加速度演
算器は速度演算器出力に基づいて運動反射体の加
速度を求める。
[Means and operations for solving the problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a complex signal converter that emits a periodic pulse modulated wave and converts a received signal from a motion reflector into a complex signal; It has a velocity calculator that calculates the velocity of the moving reflector from this complex signal, and an acceleration calculator, and the acceleration calculator calculates the acceleration of the moving reflector based on the output of the velocity calculator.

この加速度演算器は、前記速度演算器から出力
される速度信号を遅延線により受信パルス1周期
の整数倍だけ遅らせ、差演算器にてこの遅延線の
入力信号となる速度信号と遅延線の出力信号との
差を演算しており、これによつて速度の微分操作
と同じ結果を得るようにしている。
This acceleration calculator delays the speed signal output from the speed calculator by an integer multiple of one period of the received pulse using a delay line, and uses the difference calculator to output the speed signal that becomes the input signal of the delay line and the delay line. The difference between the signal and the signal is calculated, thereby obtaining the same result as the differential operation of velocity.

すなわち、特定の運動反射体の所定周期ずれの
ある2個の速度信号の差信号はその特定運動反射
体の速度の変化分を示すものであり、これは特定
運動反射体の加速度に相当するものとなる。従つ
て、速度値から微分操作を行うことなく容易に加
速度を求めることができ、運動反射体の速度表示
に加えて加速度の表示を行うことができる。
In other words, the difference signal between two velocity signals of a specific motion reflector with a predetermined period difference indicates the change in the velocity of the specific motion reflector, and this corresponds to the acceleration of the specific motion reflector. becomes. Therefore, the acceleration can be easily determined from the velocity value without performing a differential operation, and the acceleration can be displayed in addition to the velocity of the motion reflector.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には、超音波を用いて生体の血流加速度
を検出し、測定又は表示する装置に本発明を適用
した実施例が示され、安定な高周波信号を発生す
る発振器1の出力は分周同期回路2に供給されて
おり、この分周同期回路2から装置に必要な各種
の同期信号、例えば繰返し周波数、クロツクパル
ス、合照波、駆動パルス等の信号が出力される。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a device that detects, measures, or displays blood flow acceleration in a living body using ultrasonic waves, and the output of an oscillator 1 that generates a stable high-frequency signal is The frequency-dividing synchronization circuit 2 outputs various synchronization signals necessary for the device, such as repetition frequency, clock pulses, combined waves, and drive pulses.

この駆動パルス100は、駆動回路3から出力
され、一定の繰返し周波数(例えば4kHz)とし
て送受切替器4を介して探触子5に入力されてお
り、ここで超音波に変換されて超音波パルスビー
ムとして生体内に放射される。そして、生体内か
らの反射波は探触子5と運動反射体との距離に対
応した遅延時間にて探触子5に受信され、探触子
5によつて超音波反射波は電気信号に変換され
る。この電気信号は送受切替器4を介して高周波
増幅器6に入力され増幅された後に、運動反射体
の加速度を求めるための出力信号101となると
ともに、包絡線検波器7に入力される。この包絡
線検波器7によつて検波された信号はビデオ信号
となり増幅器8によつて増幅された後に、表示器
9に入力され、この表示器9のブラウン管を輝度
変調する。
This drive pulse 100 is outputted from the drive circuit 3 and input to the probe 5 via the transmitter/receiver switch 4 as a constant repetition frequency (for example, 4kHz), where it is converted into an ultrasonic wave and an ultrasonic pulse. It is emitted into the body as a beam. The reflected waves from inside the living body are received by the probe 5 with a delay time corresponding to the distance between the probe 5 and the motion reflector, and the ultrasonic reflected waves are converted into electrical signals by the probe 5. converted. This electrical signal is input to the high frequency amplifier 6 via the transmitter/receiver switch 4 and amplified, and then becomes an output signal 101 for determining the acceleration of the motion reflector and is input to the envelope detector 7. The signal detected by the envelope detector 7 becomes a video signal, amplified by an amplifier 8, and then input to a display 9, where the cathode ray tube of the display 9 is modulated in brightness.

また、放射パルスに掃引同期した同期信号10
2は、分周同期回路2から出力され掃引回路10
に入力されているので、この掃引回路10の出力
信号によつてブラウン管の電子ビームが掃引さ
れ、生体の断層像が表示画面上にBモード、又は
ビームを一定方向に停止して得られるMモードと
して表示される。一方、掃引回路10の他方の出
力信号は走査制御器11に入力され、探触子5か
ら発射される超音波ビームを電子的、あるいは機
械的に制御する。
In addition, a synchronization signal 10 sweep synchronized with the radiation pulse
2 is output from the frequency dividing synchronization circuit 2 and sent to the sweep circuit 10.
The electron beam of the cathode ray tube is swept by the output signal of the sweep circuit 10, and a tomographic image of the living body is displayed on the display screen in B mode, or in M mode obtained by stopping the beam in a certain direction. will be displayed as . On the other hand, the other output signal of the sweep circuit 10 is input to a scan controller 11, which electronically or mechanically controls the ultrasonic beam emitted from the probe 5.

本実施例において特徴的なことは、簡単な構成
から成る加速度演算器にて運動反射体の速度信号
から加速度を求めることであるが、この速度信号
は超音波受信信号(出力信号101)を複素信号
に変換し、この複素信号に基づいて速度演算を行
うようにしている。
The characteristic feature of this embodiment is that the acceleration is calculated from the velocity signal of the motion reflector using an acceleration calculator with a simple configuration. The complex signal is converted into a signal, and speed calculations are performed based on this complex signal.

すなわち、まず受信高周波信号は複素信号に変
換するために複素信号変換器200に入力されて
おり、前述した高周波増幅器6の出力101は、
2個のミキサ12,13に入力される。この高周
波信号のスペクトルは繰返し周波数の整数倍の周
波数を有する多数の線スペクトルから構成されて
いるが、反射体が運動しているときは周知のごと
くドプラ効果によつて周波数が変化する。この周
波数変化の説明を簡単にするため、スペクトルの
中心部の周波数f0の線スペクトルについて考え、
ドプラ効果により変化を受けた周波数をfdとし振
幅を1(以下同様)とすれば受信高周波信号は次
式にて示される。
That is, the received high frequency signal is first input to the complex signal converter 200 to convert it into a complex signal, and the output 101 of the high frequency amplifier 6 described above is as follows.
The signal is input to two mixers 12 and 13. The spectrum of this high-frequency signal is composed of a large number of line spectra having frequencies that are integral multiples of the repetition frequency, but when the reflector is in motion, the frequency changes due to the Doppler effect, as is well known. To simplify the explanation of this frequency change, consider a line spectrum with frequency f 0 at the center of the spectrum,
If the frequency changed by the Doppler effect is f d and the amplitude is 1 (the same applies hereafter), then the received high frequency signal is expressed by the following equation.

cos2π(f0−fd)t ……(1) このドプラ周波数fdは、一般に知られるように
反射体の運動方向と放射ビームの方向との成す角
が一定であれば、速度vと放射波の周波数f0に比
例するので、次式にて示される。
cos2π(f 0 −f d )t...(1) As is generally known, if the angle between the direction of movement of the reflector and the direction of the radiation beam is constant, the Doppler frequency f d is determined by the velocity v and radiation Since it is proportional to the wave frequency f 0 , it is expressed by the following equation.

fd=kf0v ……(2) ここで、vは運動反射体が探触子5から遠ざか
るときは正値をとり、逆に近づくときは負値をと
るものとする。
f d =kf 0 v (2) Here, v takes a positive value when the moving reflector moves away from the probe 5, and conversely takes a negative value when it approaches.

この(2)式は加速度が存在しないときのドプラ効
果を表わすものであり、加速度αと速度vで運動
しているときには、(2)式は次式にて示される。
Equation (2) expresses the Doppler effect when there is no acceleration, and when moving with acceleration α and velocity v, Equation (2) is expressed as the following equation.

fd=kf0(v+αt/2) ……(3) 前記ミキサ12,13の他方の入力側には繰返
し周波数の整数倍周波数f0の連続波が参照波とし
て分周同期回路2から入力されている。この参照
波の位相は、互いに90゜異なつた信号であり、両
参照波は、 cos2πf0t ……(4) sin2πf0t ……(5) となり、ミキサ12では(1)式と(4)式の積がとられ
ることとなり、その出力は cos2πfdt+cos2π(2f0−fd)t ……(6) となる。このミキサ12の出力信号は低域フイル
タ14aに入力され2f0の周波数成分が取り除か
れるので、この低域フイルタ14aの出力信号1
03は、 cos2πfdt ……(7) となる。
f d = kf 0 (v+αt/2) ...(3) A continuous wave with a frequency f 0 that is an integral multiple of the repetition frequency is input from the frequency dividing synchronous circuit 2 as a reference wave to the other input side of the mixers 12 and 13. ing. The phases of these reference waves are signals that differ from each other by 90 degrees, and both reference waves become cos2πf 0 t ...(4) sin2πf 0 t ...(5), and in the mixer 12, equations (1) and (4) The product of the expressions is taken, and the output is cos2πf d t+cos2π(2f 0 −f d )t (6). The output signal of this mixer 12 is input to a low-pass filter 14a, and the 2f 0 frequency component is removed, so the output signal of this low-pass filter 14a is 1
03 becomes cos2πf d t (7).

また、ミキサ13においても同様であり、フイ
ルタ14bの出力信号104は、 sin2πfdt ……(8) となる。これら(7)、(8)式をまとめると次の複素式
で示される。
The same applies to the mixer 13, and the output signal 104 of the filter 14b is sin2πf d t (8). These equations (7) and (8) are summarized as the following complex equation.

cos2πfdt+i sin2πfdt =x1+iy1=z1 ……(9) ここで、iは複素信号であり、x1、y1は x1=cos2πfdt ……(10) y1=sin2πfdt ……(11) である。cos2πf d t+i sin2πf d t =x 1 +iy 1 =z 1 ...(9) Here, i is a complex signal, and x 1 and y 1 are x 1 = cos2πf d t ...(10) y 1 = sin2πf dt ...(11).

このようにして複素信号変換器200にて求め
られた複素信号z1は、A/D変換器15a,15
bに入力され、演算精度を高めるためデジタル信
号に変換される。そして、複素信号z1は速度を求
めるため速度演算器201に入力されている。
The complex signal z 1 obtained in the complex signal converter 200 in this way is transmitted to the A/D converters 15a and 15.
b, and is converted into a digital signal to improve calculation accuracy. The complex signal z 1 is input to a speed calculator 201 to determine the speed.

実施例の速度演算器201は、複素遅延線16
と共役積を演算する複素演算器と偏角演算器から
構成され、前記複素演算器は乗算器17,18,
19,20、加算器21及び減算器22から成つ
ている。
The speed calculator 201 of the embodiment has a complex delay line 16
The complex arithmetic unit is composed of a complex arithmetic unit and an argument arithmetic unit that calculates the conjugate product of
19, 20, an adder 21, and a subtracter 22.

まず、複素信号z1の実数部x1と虚数部y1はそれ
ぞれ複素遅延線16a,16bに入力され、送信
パルスの繰返し周期Tだけ信号が遅延される。こ
の複素遅延線16a,16bは、デジタル遅延線
としてシフトレジスタ、あるいは書き込みから1
周期遅れて読み出すメモリ等が使用される。
First, the real part x 1 and the imaginary part y 1 of the complex signal z 1 are input to the complex delay lines 16a and 16b, respectively, and the signal is delayed by the repetition period T of the transmission pulse. These complex delay lines 16a and 16b are used as digital delay lines for shift registers or from writing to
A memory or the like that is read out with a period delay is used.

前記複素信号z1は、(3)、(9)、(10)、(11)式を用いて
書き替えると、 z1=cos2πkf0(vt+αt2/2) +i sin2πkf0(vt+αt2/2) ……(12) であり、更に z1=cosφ1+i sinφ1=x1+iy1 ……(13) である。ここで複素信号の偏角φ1は、 φ1=2πkf0(vt+αt2/2) ……(14) となる。
When the complex signal z 1 is rewritten using equations (3), (9), (10), and (11), z 1 = cos2πkf 0 (vt + αt 2 /2) + i sin2πkf 0 (vt + αt 2 /2) ...(12) and furthermore, z 1 =cosφ 1 +i sinφ 1 =x 1 +iy 1 ...(13). Here, the argument angle φ 1 of the complex signal is φ 1 =2πkf 0 (vt+αt 2 /2) (14).

複素遅延線16a,16bの出力をそれぞれ
x2、y2としこれをまとめて複素信号z2とすると、
複素信号z1から周期Tだけ遅れた信号として次式
にて示される。
The outputs of the complex delay lines 16a and 16b are respectively
If x 2 , y 2 are combined into a complex signal z 2 , then
It is expressed by the following equation as a signal delayed by a period T from the complex signal z1 .

z2=x2+iy2=cosφ2+i sinφ2 ……(15) φ2=2πkf0(v(t−T)+α(t−T)2/2}
……(16) そして、前記複素信号z1と共役積信号z2との共
役積を求める。すなわち、複素信号z2の実数部
x2、虚数部y2は、乗算器17,18,19,20
に入力されており、前記A/D変換器15a,1
5bから出力され、これら乗算器に入力されてい
る複素信号z1の実数部x1、虚数部y1と掛け合わせ
られ、乗算器17,18,19,20はそれぞれ
x1x2,y1y2,x1y2,x2y1を計算する。そして、こ
れらの乗算器の出力は加算器21、減算器22に
入力されており、加算器21からはx1x2+y1y2
出力され、減算器22からはx2y1−x1y2が出力さ
れる。
z 2 = x 2 + iy 2 = cosφ 2 + i sinφ 2 ... (15) φ 2 = 2πkf 0 (v(t-T)+α(t-T) 2 /2}
...(16) Then, the conjugate product of the complex signal z 1 and the conjugate product signal z 2 is determined. That is, the real part of the complex signal z 2
x 2 , imaginary part y 2 are multipliers 17, 18, 19, 20
and the A/D converters 15a, 1
5b and is multiplied by the real part x 1 and imaginary part y 1 of the complex signal z 1 input to these multipliers, and the multipliers 17, 18, 19, 20 respectively
Calculate x 1 x 2 , y 1 y 2 , x 1 y 2 , x 2 y 1 . The outputs of these multipliers are input to an adder 21 and a subtracter 22, and the adder 21 outputs x 1 x 2 + y 1 y 2 , and the subtracter 22 outputs x 2 y 1 - x. 1 y 2 is output.

次に、この加算器21及び減算器22の出力に
基づいて、複素信号z1と複素信号z2の共役複素信
号z2 *との共役積z1z2 *の偏角が偏角演算器33に
より求められ、この偏角から速度が求められる。
前記共役積は次式の複素信号z3にて示される。
Next, based on the outputs of the adder 21 and the subtracter 22, the argument of the conjugate product z 1 z 2 * of the complex signal z 1 and the conjugate complex signal z 2 * of the complex signal z 2 is determined by the argument calculator . 33, and the velocity is determined from this deflection angle.
The conjugate product is represented by a complex signal z 3 in the following equation.

z3=z1z2 *=(x1+iy1)(x2−iy2) =x1x2+y1y2+i(y1x2−x1y2) =x3+iy3 ……(17) ここで、(13)、(15)式を用いてこの(17)式
を書き替えると、複素信号z3は z3=cosφ1cosφ2+sinφ1sinφ2 +i(sinφ1cosφ2−cosφ1sinφ2) ……(18) となり、更に z3=cos(φ1−φ2)+i sin(φ1−φ2)……(19) となる。これを z3=cosφ3+i sinφ3=x3+iy3 ……(20) とおけば、(14)、(16)式から共役積の偏角φ3
は、 φ3=φ1−φ2=2πkf0{vT+αTt−αT2/2}
……(21) となる。
z 3 = z 1 z 2 * = (x 1 + iy 1 ) (x 2 − iy 2 ) = x 1 x 2 + y 1 y 2 + i (y 1 x 2 − x 1 y 2 ) = x 3 + iy 3 ... (17) Here, if we rewrite equation (17) using equations (13) and (15), the complex signal z 3 becomes z 3 = cosφ 1 cosφ 2 + sinφ 1 sinφ 2 + i(sinφ 1 cosφ 2 − cosφ 1 sinφ 2 ) ...(18), and further z 3 =cos(φ 1 −φ 2 )+i sin(φ 1 −φ 2 )……(19). If we set this as z 3 = cosφ 3 + i sinφ 3 = x 3 + iy 3 ...(20), then from equations (14) and (16), the argument of the conjugate product φ 3
is φ 31 −φ 2 =2πkf 0 {vT+αTt−αT 2 /2}
...(21) becomes.

共役積の偏角φ3は偏角演算器33により次式
で示される演算式に基づいて演算される。
The argument angle φ 3 of the conjugate product is calculated by the argument calculator 33 based on the following equation.

φ3=tan-1y3/x3 ……(22) この偏角φ3はα=0のとき速度に比例するの
で運動反射体の速度信号であり、この速度信号に
基づいて加速度が演算されるが、実施例では精度
の高い速度信号を求めるために、前記加算器21
及び減算器22の出力に対して平均回路であるビ
デオ積分器202を接続している。このビデオ積
分器202は加算器30a,30bと遅延線31
a,31bと重み付け演算器32a,32bから
構成されている。従つて、加算器30a,30b
では遅延線31a,31bによつて、1周期遅延
した出力と現時刻入力信号とが加算され、再びこ
の出力を遅延線31a,31bに供給する操作を
繰り返すことにより、信号は平均化される。
φ 3 = tan -1 y 3 /x 3 ... (22) This deflection angle φ 3 is proportional to the velocity when α = 0, so it is the velocity signal of the motion reflector, and the acceleration is calculated based on this velocity signal. However, in the embodiment, in order to obtain a highly accurate speed signal, the adder 21
A video integrator 202, which is an averaging circuit, is connected to the output of the subtracter 22. This video integrator 202 includes adders 30a, 30b and a delay line 31.
a, 31b and weighting calculators 32a, 32b. Therefore, adders 30a, 30b
Then, the output delayed by one period and the current time input signal are added by the delay lines 31a and 31b, and the signals are averaged by repeating the operation of supplying this output to the delay lines 31a and 31b again.

この加算は、例えばデジタル回路で構成する場
合には、その加算出力の上位ビツトを出力するこ
とにより平均値を求めることができる。しかし、
単にこの操作を繰り返し行うと、加算回数の増加
に伴つて出力が増大し、ついには飽和する。そこ
で、実施例においては、重み付け回路32a,3
2bが設けられ、出力を減衰させて入力と加算し
ている。すなわち、重み付け減衰量をβとすれ
ば、現時刻の信号より例えば10周期前の信号はβ
の10乗だけ減衰して現時刻の信号と加算されるの
で出力に与える影響度が小さくなり、低域フイル
タや移動平均回路と同様の平均機能を果たすこと
が可能となる。また、重み付け量を変更すること
により平均化の度合いを変えることも可能であ
る。
When this addition is performed using a digital circuit, for example, an average value can be obtained by outputting the higher-order bits of the addition output. but,
If this operation is simply repeated, the output will increase as the number of additions increases, and will eventually reach saturation. Therefore, in the embodiment, the weighting circuits 32a, 3
2b is provided to attenuate the output and add it to the input. In other words, if the weighted attenuation amount is β, then the signal 10 cycles earlier than the current signal is β.
Since the signal is attenuated by the 10th power of , and added to the signal at the current time, the influence on the output is reduced, making it possible to perform the same averaging function as a low-pass filter or moving average circuit. Furthermore, it is also possible to change the degree of averaging by changing the weighting amount.

このようにして求められた共役積の偏角φ3は、
前記(21)式に示される速度信号であり、この偏
角φ3から加速度を求めることができる。すなわ
ち、偏角減算器33の出力は加速度演算器204
に入力されており、この加速度演算器204は速
度信号を1周期の整数倍時間だけ遅らせる遅延線
40及び差演算器41から成る。そして、差演算
器41では遅延線40の入力信号と所定周期前の
速度信号である遅延線40の出力信号との差を演
算しており、この差演算器出力は速度成分の変化
分を取り出すこととなるので、これによつて加速
度を求めることができる。
The argument angle φ 3 of the conjugate product obtained in this way is
This is the speed signal shown by the above equation (21), and the acceleration can be determined from this deflection angle φ3 . That is, the output of the argument subtractor 33 is the output of the acceleration calculator 204.
The acceleration calculator 204 includes a delay line 40 that delays the velocity signal by an integral multiple of one period, and a difference calculator 41. Then, the difference calculator 41 calculates the difference between the input signal of the delay line 40 and the output signal of the delay line 40, which is a speed signal before a predetermined period, and the output of this difference calculator takes out the change in the speed component. Therefore, the acceleration can be calculated from this.

この加速度演算器204の作用を式で示すと、
遅延線40の遅延時間をパルス繰返し周期Tに等
しいとすれば、遅延線40の出力は次式にて表わ
される。
The action of this acceleration calculator 204 is expressed by the formula:
Assuming that the delay time of the delay line 40 is equal to the pulse repetition period T, the output of the delay line 40 is expressed by the following equation.

φ4=2πkf0{VT+αT(t−T)−αT2/2}
……(23) また、差演算器41では偏角φ3−φ4=φ5の演
算が行われており、前記(22)、(23)式より差演
算器41の出力は次式で表わされる。
φ 4 =2πkf 0 {VT+αT(t-T)−αT 2 /2}
...(23) In addition, the difference calculator 41 calculates the argument angle φ 3 −φ 45 , and from the above equations (22) and (23), the output of the difference calculator 41 is expressed by the following equation. expressed.

φ5=2πkf0αT2 ……(24) 従つて、(24)式において、繰返し周期Tは一
定であるので、偏角φ5を演算することにより加
速度αを求めることができる。
φ 5 =2πkf 0 αT 2 (24) Therefore, in equation (24), since the repetition period T is constant, the acceleration α can be obtained by calculating the argument φ 5 .

また、αは次式になるので、差演算器41を
ROMで構成しαを直接求めることも可能であ
る。
Also, since α is the following formula, the difference calculator 41 is
It is also possible to configure it with ROM and directly obtain α.

α=φ5/2πkf0T2 ……(25) すなわち、差演算器41において、偏角φ5
値に対応する加速度αを予めROMに書込んだテ
ーブルを作成しておくことにより、偏角φ5の値
から直ちに加速度αを読み出すことができ、また
偏角φ5は0゜から+180゜及び0゜から−180゜の間で測
定されるので、加速度αの正値、負値を識別可能
である。
α=φ 5 /2πkf 0 T 2 (25) In other words, in the difference calculator 41, by creating a table in which the acceleration α corresponding to the value of the argument φ 5 is written in the ROM in advance, the deviation can be calculated. The acceleration α can be read immediately from the value of the angle φ 5 , and the declination angle φ 5 is measured between 0° and +180° and 0° and −180°, so the positive and negative values of the acceleration α can be read out. Identifiable.

このようにして得られた偏角信号は、実施例に
おいては、D/A変換器34によつてアナログ信
号に変換され、CRT表示器9の画面を加速度に
比例した輝度量にて変調して表示することができ
る。
In the embodiment, the declination signal obtained in this manner is converted into an analog signal by the D/A converter 34, and the screen of the CRT display 9 is modulated with a brightness amount proportional to the acceleration. can be displayed.

従つて、放射ビーム軸に沿つた加速度分布をM
モード像あるいはBモード像として表示すること
ができる。また、実施例では、加速度演算器20
4の出力側に切換器42が設けられており、加速
度信号と速度信号とのいずれかを選択して表示す
ることができる。なお、CRT9には増幅器8か
らの通常の画像信号が入力されており、この画像
信号と加速度信号との両者を選択的あるいは同時
に表示することも可能であり、血流の運動と周辺
の組織、構造との対比ができるので診断上極めて
有用な情報を提供することができる。この場合、
加速度信号をカラーブラウン管を使用して色彩表
示することにより、更にこの対比を容易にするこ
ともできる。
Therefore, the acceleration distribution along the radiation beam axis is M
It can be displayed as a mode image or a B-mode image. In addition, in the embodiment, the acceleration calculator 20
A switch 42 is provided on the output side of 4, so that either the acceleration signal or the speed signal can be selected and displayed. Note that the normal image signal from the amplifier 8 is input to the CRT 9, and it is possible to display both this image signal and the acceleration signal selectively or simultaneously, so that the motion of blood flow, surrounding tissue, Since it can be compared with the structure, extremely useful information for diagnosis can be provided. in this case,
This comparison can be further facilitated by displaying the acceleration signal in color using a color cathode ray tube.

更に、本実施例においては、生体内の静止部あ
るいは定速運動部からの受信信号を除去するた
め、クラツタ除去フイルタ203を第1図の端子
ac間及びbd間に挿入している。すなわち、一般
に生体からの例えば血流信号には血管壁、心臓壁
のほぼ静止している生体内組織からの反射信号ク
ラツタが混入し、この信号は血流からの反射信号
に比較して通常強大なため、血流測定に著しい妨
害を与える。従つて、クラツタ除去フイルタ20
3にてこれらクラツタを有効に除去すれば、画線
信号の品質を著しく向上させることができる。こ
のクラツタ除去フイルタ203は、第2図に示さ
れるように、繰返し信号の1周期Tに一致する遅
延時間を有する遅延線51,52と差演算器5
3,54から構成され、現時刻信号と1周期前の
信号との差が逐次とられ、静止している反射波の
信号は除去されることとなる。また、心臓壁の反
射信号のように、低速度のものは出力が小さくな
るので、血流信号に与える影響を小さくすること
が可能となる。
Furthermore, in this embodiment, the clutter removal filter 203 is connected to the terminal shown in FIG.
It is inserted between AC and BD. That is, in general, for example, blood flow signals from a living body are mixed with reflected signal clutter from almost stationary in-vivo tissues such as blood vessel walls and heart walls, and these signals are usually stronger than reflected signals from blood flow. Therefore, it significantly interferes with blood flow measurements. Therefore, the clutter removal filter 20
If these clutters are effectively removed in step 3, the quality of the image signal can be significantly improved. As shown in FIG. 2, this clutter removal filter 203 consists of delay lines 51 and 52 having a delay time corresponding to one period T of the repetitive signal, and a difference calculator 5.
3 and 54, the difference between the current time signal and the signal one cycle before is successively taken, and the stationary reflected wave signal is removed. Furthermore, since the output of low-velocity signals, such as signals reflected from the heart wall, is small, it is possible to reduce the influence on blood flow signals.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、ドプラ
受信信号から運動反射体の速度信号である偏角を
求め、このうち2個の偏角の偏角差から加速度を
求めているので、速度信号を直接微分することな
く容易に加速度が求められ、また加速度演算器は
遅延線等の簡単な構成となつているので、簡略化
された加速度測定装置を得ることが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the declination, which is the velocity signal of the motion reflector, is determined from the Doppler received signal, and the acceleration is determined from the difference in declination between two declinations. Therefore, acceleration can be easily determined without directly differentiating the velocity signal, and since the acceleration calculator has a simple configuration such as a delay line, it is possible to obtain a simplified acceleration measuring device. .

更に、加速度の演算のための遅れ時間は送信繰
返し周期の整数倍のみであるため、実質的に実時
間で加速度分布を測定表示することができ、放射
ビーム軸に沿つた送受信パルスの通過線上にある
運動反射体の加速度を速度分布と共に連続的に求
めることができるので、運動反射体に対する極め
て正確な情報が得られる。
Furthermore, since the delay time for calculating acceleration is only an integer multiple of the transmission repetition period, it is possible to measure and display the acceleration distribution in virtually real time, and it is possible to measure and display the acceleration distribution in virtually real time. Since the acceleration of a motion reflector can be continuously determined together with the velocity distribution, extremely accurate information regarding the motion reflector can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る運動反射体の超音波加速
度測定装置の好適な実施例を示すブロツク図、第
2図はクラツタ除去フイルタフを示すブロツク図
である。 1……発振器、2……分周同期回路、5……探
触子、6……高周波増幅器、8……増幅器、9…
…表示器、12,13……ミキサ、14a,14
b……低域フイルタ、15a,15b……A/D
変換器、16a,16b,31a,32b……複
素遅延線、17,18,19,20……乗算器、
21,30a,30b……加算器、22……減算
器、33……偏角演算器、40……遅延線、41
……差演算器、42……切換器、200……複素
信号変換器、201……速度演算器、202……
平均回路としてのビデオ積分器、203……クラ
ツタ除去フイルタ、204……加速度演算器。
FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of the ultrasonic acceleration measuring device for a motion reflector according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a clutter removal filter. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Oscillator, 2... Frequency division synchronous circuit, 5... Probe, 6... High frequency amplifier, 8... Amplifier, 9...
...Indicator, 12, 13...Mixer, 14a, 14
b...Low frequency filter, 15a, 15b...A/D
Converter, 16a, 16b, 31a, 32b... complex delay line, 17, 18, 19, 20... multiplier,
21, 30a, 30b...Adder, 22...Subtractor, 33... Argument angle calculator, 40...Delay line, 41
...Difference calculator, 42...Switcher, 200...Complex signal converter, 201...Speed calculator, 202...
Video integrator as an averaging circuit, 203...clutter removal filter, 204... acceleration calculator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 所定の繰返し周期のパルス変調波を放射して
得た運動反射体からの受信信号を複素信号に変換
する複素信号変換器と、 この複素変換器から出力される複素信号が入力
され、これをパルス繰返し周期の整数倍遅延させ
る複素遅延線と、 この複素遅延線の入力信号と出力信号の共役積
を演算する複素演算器と、 この共役積の偏角を演算する偏角演算器と、 この偏角演算器から出力される偏角信号をパル
ス繰返し周期の整数倍だけ遅らせる遅延線と、 この遅延線の入力信号と出力信号との差を演算
する差演算器と、 を有し、 この差演算器から出力される偏角の差から運動
反射体の加速度を測定することを特徴とする運動
反射体の超音波加速度測定装置。 2 特許請求の範囲1記載の装置において、速度
演算器は複素信号を平均化する平均回路を含むこ
とを特徴とする運動反射体の超音波加速度測定装
置。 3 特許請求の範囲1又は2記載の装置におい
て、複素信号変換器から出力された複素信号を入
力し、不要なクラツタ信号を除去するクラツタ除
去フイルタを含むことを特徴とする運動反射体の
超音波加速度測定装置。 4 特許請求の範囲1、2、3記載のいずれかの
装置において、運動反射体の反射は強度あるいは
加速度の大小でブラウン管の輝度を変調すると共
に、加速度の大小によつて色彩表示する表示器を
含むことを特徴とする運動反射体の超音波加速度
測定装置。 5 特許請求の範囲1、2、3、4記載のいずれ
かの装置において、測定された速度信号と加速度
信号とを切換え表示することを特徴とする運動反
射体の超音波加速度測定装置。
[Claims] 1. A complex signal converter that converts a received signal from a motion reflector obtained by emitting a pulse modulated wave with a predetermined repetition period into a complex signal, and a complex signal output from the complex converter. is input, and a complex delay line that delays this by an integral multiple of the pulse repetition period, a complex operator that calculates the conjugate product of the input signal and output signal of this complex delay line, and a polarizer that calculates the argument of this conjugate product. an angle calculator; a delay line that delays the argument signal output from the argument calculator by an integral multiple of the pulse repetition period; a difference calculator that calculates the difference between the input signal and the output signal of the delay line; What is claimed is: 1. An ultrasonic acceleration measurement device for a motion reflector, characterized in that the acceleration of the motion reflector is measured from the difference in the declination angle output from the difference calculator. 2. The ultrasonic acceleration measuring device for a motion reflector according to claim 1, wherein the velocity calculator includes an averaging circuit that averages a complex signal. 3. The apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the apparatus includes a clutter removal filter that inputs the complex signal output from the complex signal converter and removes unnecessary clutter signals. Acceleration measurement device. 4. In the device according to any one of claims 1, 2, and 3, the reflection of the motion reflector modulates the brightness of the cathode ray tube depending on the magnitude of the intensity or acceleration, and also provides a display that displays colors depending on the magnitude of the acceleration. An ultrasonic acceleration measuring device for a motion reflector, comprising: 5. An ultrasonic acceleration measuring device for a motion reflector according to any one of claims 1, 2, 3, and 4, characterized in that the measured velocity signal and acceleration signal are switched and displayed.
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